Исследователи передовой инженерной школы Новосибирского государственного университета разработали математические модели и методы мониторинга для оценки рисков утечки при захоронении углекислого газа (CO₂) в глубоких геологических формациях, включая отработанные нефтяные скважины. Практический интерес к разработке уже проявила одна из российских нефтегазовых компаний, рассматривающая зрелые скважины как потенциальные хранилища при таком способе изоляции парниковых газов.
Технология предполагает закачку CO₂ в надежно изолированные геологические структуры, включая истощенные месторождения, для долговременной изоляции. Основной инженерный вызов — исключить утечки, особенно через старые скважины, где самым уязвимым звеном является цементная оболочка.
«Мы изучали устойчивость скважины и околоскважинной зоны — сценарии, при которых нарушается ее целостность и закачанный CO₂ начинает выходить наружу. Наша задача — заранее смоделировать такие риски», — пояснил научный сотрудник ПИШ НГУ Александр Валов.
Ученые создали набор математических моделей, описывающих механизмы разрушения из-за механических и температурных нагрузок при закачке газа. Параллельно команда тестировала системы мониторинга на основе акустических датчиков и распределенной термометрии, которые фиксируют характерные шумы и перепады температуры, сигнализирующие о начале утечки. Подходы проверялись на экспериментальном стенде, воспроизводящем процесс закачки в миниатюре.
«Эксперименты показали, какие датчики эффективны, а для каких нужна доработка. Сопоставив данные с моделями, мы сформировали конкретные рекомендации по безопасности», — отметил Александр Валов.
Работа велась совместно с Университетом Тунцзи (Китай). Партнеры изучали условия базальтовых шельфов, а новосибирские ученые — осадочные породы, характерные для России. Это позволило охватить широкий спектр геологических условий.
Разработанные инструменты позволяют для конкретного месторождения смоделировать сценарии закачки и выбрать наиболее безопасные режимы. Полученные результаты могут быть использованы не только для проектов CCS (улавливание и захоронение углерода), но и для снижения экологических рисков при традиционной добыче углеводородов.
Исследование выполнено в рамках проекта «Передовые инженерные школы» нацпроекта «Молодежь и дети».
